【QT】信号和槽

1. 信号和槽概述

在linux中，我们也接触过信号，提到信号，必然会有三个部分：信号源、信号的类型、信号的处理方式，在QT中也是类似的。

• 在 Qt 中，用户和控件的每次交互过程称为⼀个事件。
  • 比如 “用户点击按钮” 是⼀个事件，“用户关闭窗⼝” 也是⼀个事件。每个事件都会发出⼀个信号，用户点击按钮会发出 “按钮被点击” 的信号，⽤⼾关闭窗⼝会发出 “窗⼝被关闭” 的信号。
• Qt 中的所有控件都具有接收信号的能力，⼀个控件还可以接收多个不同的信号。对于接收到的每个信号，控件都会做出相应的响应动作。
  • 例如，按钮所在的窗⼝接收到 “按钮被点击” 的信号后，会做出 “关闭自己” 的响应动作；再⽐如输⼊框自己接收到 “输⼊框被点击” 的信号后，会做出 “显⽰闪烁的光标，等待⽤⼾输⼊数据” 的响应动作。
• 在 Qt 中，对信号做出的响应动作就称之为槽。
• 信号和槽是 Qt 特有的消息传输机制，它能将相互独⽴的控件关联起来。
  • 比如，“按钮” 和 “窗⼝” 本⾝是两个独⽴的控件，点击 “按钮” 并不会对 “窗⼝” 造成任何影响。通过信号和槽机制，可以将 “按钮” 和 “窗⼝” 关联起来，实现 “点击按钮会使窗⼝关闭” 的效果。

信号的本质

信号是由于用户对窗⼝或控件进⾏了某些操作，导致窗⼝或控件产⽣了某个特定事件，这时 Qt 对应的窗⼝类会发出某个信号，以此对⽤⼾的操作做出反应。因此，信号的本质就是事件。如：

• 按钮单击、双击
• 窗⼝刷新
• ⿏标移动、⿏标按下、⿏标释放
• 键盘输⼊

那么在 Qt 中，信号是通过什么形式呈现给使用者的呢？

• 我们对哪个窗⼝进⾏操作，哪个窗⼝就可以捕捉到这些被触发的事件。
• 对于使⽤者来说触发了⼀个事件我们就可以得到 Qt 框架给我们发出的某个特定信号。
• 信号的呈现形式就是函数，也就是说某个事件产⽣了， Qt 框架就会调⽤某个对应的信号函数，通知使⽤者。

在 Qt 中信号的发出者是某个实例化的类对象。

槽的本质

槽（Slot）就是对信号响应的函数（即信号的处理方式，本质是回调函数）

槽就是⼀个函数，与⼀般的 C++ 函数是⼀样的，可以定义在类的任何位置（ public、protected 或 private ），可以具有任何参数，可以被重载，也可以被直接调⽤（但是不能有默认参数）。

槽函数与⼀般的函数不同的是：槽函数可以与⼀个信号关联，当信号被发射时，关联的槽函数被⾃动执⾏。

说明

• 信号和槽机制底层是通过函数间的相互调⽤实现的。每个信号都可以用函数来表示，称为信号函数；每个槽也可以⽤函数表⽰，称为槽函数。
  （假如使用信号和槽机制实现：“点击按钮会关闭窗⼝” 的功能，其实就是 clicked() 函数调⽤ close() 函数的效果）

• 信号函数和槽函数通常位于某个类中，和普通的成员函数相⽐，它们的特别之处在于：

  • 信号函数⽤ signals 关键字修饰，槽函数用 public slots、protected slots 或者 private slots 修饰。signals 和 slots 是 Qt 在 C++ 的基础上扩展的关键字，专门用来指明信号函数和槽函数；
  • 信号函数只需要声明，不需要实现；而槽函数需要实现。

信号函数的定义是 Qt ⾃动在编译程序之前⽣成的，编这种⾃动⽣成代码的机制称为元编程 (Meta Programming) .

2. 信号和槽的使用

在 Qt 中，QObject 类提供了⼀个静态成员函数 connect() ，该函数专门用来关联指定的信号函数和槽函数。

[static] QMetaObject::Connection QObject::connect(
	const QObject *sender, 		//信号的发出者
	const char *signal, 		//信号的类型（发送的信号，即信号函数）
	const QObject *receiver, 	//信号的处理者
	const char *method, 		//信号的处理方式
	Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection	//指定关联方式
)

不知道此时你是否会有个疑问

在旧版本中，需要使用两个宏将函数指针转换成char*

在QT5新版本中，使用了模板进行处理

3. 自定义信号与槽

3.1 自定义槽

槽就是一个普通的成员函数，自定义槽和自定义普通函数没有什么区别。

⾃定义槽函数书写规范

• 早期的 Qt 版本要求槽函数必须写到 “public slots” 下，但是现在⾼级版本的 Qt 允许写到类的 “public” 作⽤域中或者全局下；
• 返回值为 void，需要声明，也需要实现；
• 可以有参数，可以发⽣重载；

1. 自己定义，手动connect

2. 图形化自动生成，无需connect

⾃动⽣成槽函数的名称有⼀定的规则。槽函数的命名规则为：on_XXX_SSS，其中：

• 以 " on " 开头，中间使⽤下划线连接起来；
• " XXX " 表⽰的是对象名(控件的 objectName 属性)。
• " SSS " 表⽰的是对应的信号

没有显示的调用conncet

在QT中，除了通过connect连接信号槽，还可以通过函数名自动连接

3.2 自定义信号

自定义信号比较少见，实际开发中很少使用，因为QT内置的信号，就可以覆盖到用户所有可能的操作。

所谓的QT的信号，本质就是一个“函数”

⾃定义信号函数书写规范 ：

• ⾃定义信号函数必须写到 “signals” 下；
• 返回值为 void，只需要声明，不需要实现；
• 可以有参数，也可以发⽣重载；

发送信号

QT内置的信号，都不需要咱们手动通过代码触发，用户在GUI进行操作时，会自动触发对应信号

对于自定义信号，要使用 emit 关键字发送信号 。

“emit” 是⼀个空的宏。“emit” 其实是可选的，没有什么含义，只是为了提醒开发⼈员。

3.3 带参数的信号和槽

Qt 的信号和槽也⽀持带有参数，同时也可以⽀持重载

• 此处我们要求，信号函数的参数列表要和对应连接的槽函数参数列表⼀致.
• 此时信号触发，调⽤到槽函数的时候，信号函数中的实参就能够被传递到槽函数的形参当中

• 其实信号的参数个数可以多于槽函数的参数个数，但是槽的参数个数不能多于信号参数个数.
• 参数不一致，槽函数会按照参数顺序，取前N个
• 但是实际开发中最好还是保持参数个数也能匹配⼀致

注意：QT中如果某个类想要使用信号槽，则必须在类最开始的地方，写下Q_OBJECT宏

4. 信号与槽的连接

4.1 连接方式

1. 一对一：⼀个信号连接⼀个槽

2. 一对多：⼀个信号连接多个槽

3. 多对一：多个信号连接⼀个槽函数

4.2 断开连接

使用disconnect断开连接，使用方式和connect类似

[static] bool QObject::disconnect(
	const QObject *sender, 
	const char *signal, 
	const QObject *receiver, 
	const char *method
)

大部分情况下，信号与槽建立连接后就不用管了；主动断开连接往往是需要将信号连接到其它槽上

5. 其它

5.1 lambda表达式定义槽函数

Qt5 在 Qt4 的基础上提⾼了信号与槽的灵活性，允许使⽤任意函数作为槽函数。

早期版本的 Qt，若要使⽤Lambda表达式，要在 “.pro” ⽂件中添加： CONFIG += C++11

但如果想方便的编写槽函数，比如在编写函数时连函数名都不想定义，则可以通过 Lambda表达式 来达到这个⽬的。

Lambda表达式 是 C++11 增加的特性。C++11 中的 Lambda表达式 ⽤于定义并创建匿名的函数对象，以简化编程⼯作。

Lambda表达式 的语法格式如下：

[捕获列表] (参数) mutable-> 返回值{
	函数体;
}

用法跟C++中的一样，这里就不过多赘述了。

5.2 信号与槽的优缺点

1. 优点：低耦合

信号发送者不需要知道发出的信号被哪个对象的槽函数接收，槽函数也不需要知道哪些信号关联了自己。Qt的信号槽机制保证了信号与槽函数的调用，⽀持信号槽机制的类或者⽗类必须继承于 QObject 类。

2. 缺点：效率较低

与回调函数相⽐，信号和槽稍微慢⼀些，因为它们提供了更⾼的灵活性，尽管在实际应⽤程序中差别不⼤。

通过信号调⽤的槽函数⽐直接调⽤的速度慢约10倍

（这是定位信号的接收对象所需的开销；遍历所有关联；编组/解组传递的参数；多线程时，信号可能需要排队），这种调⽤速度对性能要求不是⾮常⾼的场景是可以忽略的，是可以满⾜绝⼤部分场景。